内容正文:
第十七章 欧姆定律
第四节 欧姆定律在串联、并联电路中的应用
◆教学目标
①学会根据欧姆定律推导出串、并联电路中的电阻公式
②会运用这些公式进行简单的电路计算
③在解决实际电路问题的过程中,提高学生分析问题、解决问题的能力
重点
2.灵活运用所学公式计算串、并联电路中的电流、电压、电阻
1.串、并联电路中电阻公式的推导过程
2.灵活运用欧姆定律及串、并联电路的特点分析和解决复杂电路问题
难点
1.串、并联电路中电阻公式的推导思路和过程
3.欧姆定律的内容和公式是什么?
复习清单
1.串联电路中电流的特点是什么?电压的特点是什么?
2.并联电路中电流的特点是什么?电压的特点是什么?
请同学来回答
1.串联电路中电流处处相等;串联电路中总电压等于各部分电路两端的电压之和
2.并联电路中干路电流等于各支路电流之和;并联电路中各支路两端的电压与电源电压相等
3.欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。公式:
I1
I
I2
R2
R1
U
(1)并联电路中干路电流等于各支路电流之和;
I=I1+I2+…+In
(2)并联电路中各支路两端电压相等。
U=U1=U2=…=Un
3.并联电路中的电流、电压规律:
(一)电阻串联
演示
(1).将一个定值电阻R接在如图所示的电路中,闭合开关,观察灯泡的亮度。
(2).再将两个同样阻值的电阻R串联起来,接在电路中。重复前面的实验。
R
R
R
二、欧姆定律在串、并联电路中的应用
结论
串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。
(3)从影响电阻因素方面对电阻串联、并联作出合理的解释
在串联电路中,各电阻之间的串联可以近似地看作电阻被接长了,由于电阻的大小是与其长度成正比的,所以串联后总电阻变大。
互动新授
(2)串、并联电路中的电流有什么规律?
串联电路电流的规律:I=I₁=I₂;
并联电路电流的规律:I=I₁+I₂。
(3)欧姆定律的表达式和变形公式是什么?
欧姆定律的表达式:I=;
变形公式是R=和U=IR。
7
互动新授
接下来我们一起推导串、并联电路的电阻规律:
串联电路中的电阻:
因为 U=U1+U2,U=IR,U1=I1R1,U2=I2R2
所以 IR=I1R1+I2R2
因为 I=I1=I2
所以 IR=I(R1+R2)
所以 R=R1+R2
8
=
+
=
=
=
+
{
10Ω
20Ω
6V
把10Ω 的电阻和20Ω 的电阻串联起来,接在电压是6V 的电源上,求这个电路中的电流。
例题:
U=6V
解:
=10Ω+20Ω
电路中总电阻为R=R1+R2
=30Ω
电路中的电流为
电阻并联后,其总电阻是变大还是变小?
两段导体并在一起,相当于导体的横截面积变大,因此,其电阻值
可能会变小。
02 欧姆定律在并联电路中的应用
提出问题
猜想与假设
A
A
B
R
R
R
R
R
R
实验序号 1 2 3
AB间电阻 一个电阻R 两个电阻R并联 三个电阻R并联
电流表示数
0.10A
0.20A
0.30A
设计实验
实验数据
例1、如图所示,电源电压恒定。闭合开关S1、S2,电压表示数为9V,电流表示数为1.5A;断开开关S2,电压表示数为6V。则R1和R2的阻值分别为( )
A
V
S1
S2
R2
R1
A、6Ω 2Ω B、6Ω 3Ω
C、4Ω 2Ω D、4Ω 3Ω
解析:闭合开关S1、S2,电路中R2短路,只有R1连入电路,电源电压U = 9V,所以
R1= 9V/1.5A=6Ω;断开开关S2,R1、R2串联,电压表测R1两端电压,U1=6V,则U2=9V-6V=3V,由于R1:R2=U1:U2=6V:3V=2:1,所以R2=3Ω,故选B。
B
V1
V2
U
R1
R2
例2、如图所示的电路中,R1:R2=3:5,那么通过R1和R2的电流之比 I1:I2= ,电压表的示数之比U1:U2= .
解析:图中R1、R2串联,所以I1=I2;
电压表V1测R1两端的电压,U1=I1R1,电压表V2测串联电路的总电压,
U2=I(R1+R2),
所以U1:U2=R1:(R1+R2)=3:8。
1:1
3:8
(2)分析动态电路用到的知识:
①欧姆定律;
②串联电路中电流、电压及电阻的关系;
③滑动变阻器的使用知识;
④电流表、电压表的使用知识;
⑤短路与断路知识。
4. 动态电路分析
二、欧姆定律在串联电路中的应用
课堂活动
【例题1】
为开展科技活动,某同学设计了一个用开关S2控制电阻为R1的电阻器两端电压的工作电路,如图所示,电源电压为18 V。此外,利用实验测得通过电阻为R1的电阻器的电流与其两端电压的关系如图所示。
(1)电阻R1是多少?
(2)闭合开关S1,要使开关S2断开时电阻为R1的电阻器两端的电压变为 16 V,另一个电阻器的电阻R2应为多少?
课堂活动
并联电路中,通过各支路电流跟支路电阻成反比
并联电路电压一定,U=U1=U2
并联电路,电流比等于电阻的反比。电阻大的分流小。
3.并联分流的规律
新知探究
如图所示,电阻R1为 10 Ω , 电源两端电压为 12V。 开关 S 闭合后,求: (1) 当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为 40 Ω时, 通过电阻R1的电流 I1 和电路的总电流I; (2) 当滑动变阻器接入电路的电阻R2为 20 Ω时,通过电阻R1的电流I1'和电路的总电流 I'。
新知探究
03.课堂练习
如图所示的电路中,R1的阻值为15 Ω,电源电压保持6 V不变,电
流表的量程为0~0.6 A。求:
(1)开关S闭合、S1断开时,电流表的示数;
(2)开关S、S1都闭合时,保证电流表安全,电阻
R2的最小阻值
【解析】
(1)由图可知,开关S闭合、S1断开时,电路为R1的简单电路,电流
表测量电路中的电流,通过R1的电流即电流表的示数
I1===0.4 A
03.课堂练习
【解析】(2) 开关S、S1都闭合时,R1、R2并联,根据电流表量程可知,
干路的总电流最大为0.6 A,根据并联电路的电流特点可知,通过电
阻R2的最大电流:
I2=I-I1=0.6 A-0.4 A=0.2 A,
根据并联电路的电压特点可知,R2两端的电压:U2=U=6 V,
由欧姆定律可知,R2的最小阻值:
R2===30 Ω。
串联 并联
电路图
电流
电压
电阻
电压与电流
分配关系
I = I1 + I2
U = U1 = U2
I = I1 = I2
U = U1 + U2
R = R1 + R2
= +
=
=
课堂小结
1. 如图所示,电源电压保持不变。闭合开关S,向右移动滑动变阻器的滑片P,滑动变阻器接入电路的电阻________,电路的总电阻________,电流表示数________,电压表示数________,滑动变阻器两端的电压________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
变大
变大
变小
变小
变大
课堂练习
方法三
I1 = 1.2 A
I2 = I-I1 = 1.5 A-1.2 A = 0.3 A
I1
I2
=
R2
R1
1.2
0.3
=
R2
10
R2 = 40 Ω
练 习
1. 如图所示,电源电压保持不变,R 为定值电阻。闭合开关 S,将滑片 P 从右端向左端移动过程中,下列说法正确的是( )
A. V1 和 V2 示数不变,A 示数变大
B. V2 和 A 示数的乘积先变大后变小
C. V1 和 A 示数之比不变
D. V2 和 A 示数之比变小
D
$